第五章渗透检测
引言开定义及应用
渗透检测是一种检测材料表面和近表面开口缺陷
第一节渗透检测的基本原理
1.1 渗透检测的基本原理
1）表面张力
表层液体分子受到外侧气相分子和内部液相分子的吸引，前者小于后者，所以其所受的合力子的吸引前者小于后者所以其所受的合力
2）浸润角
浸润角：液面在接触点的切线与附着液体的
固体表面的夹角。
界面张力的平衡
当γS/G >γL/S ＋γL/G ，则液体在固体表面上铺展。
当γS/G <γL/S ＋γL/G ，则液体表面收缩，以减小它与固体的接触面积趋于不浸润
与固体的接触面积。
极端1
极端2
3）毛细现象
z 由于液体对材料表面的浸润作用，细小的管径会导致液体沿管壁的爬升或下降的现象，叫毛细现象. 玻璃棒
Capillary action
z 例如:
植物和树通过枝干从地下吸收水分到叶里。
人体血管将血液输送到身体的各部分。
吸水材料和圆珠笔
的发明
2cos h r σθ=
毛细管中液体的升高：
怎样定量描述液体的升高？
θ液固接触角
如何提高渗透能力？
g
ρ
4）渗透的基本原理
渗透剂利用毛细效应渗入缺陷，再利用显像剂颗粒之间的缝隙吸出缝隙中的渗透液使缺陷被放大显之间的缝隙吸出缝隙中的渗透液，使缺陷被放大显
1.2 渗透剂
表面活性剂分子具有亲水和亲油两种基团，把油
1）乳化作用（Emulsification)
渗透剂需要清洗，但很多渗透剂是油性的。
乳化剂的分子结构
特征
乳化原理示意图乳化作用
由于表面活性剂的作用,使本来不能互相溶解
的两种液体能够混到一起的现象称为乳化现象,具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂.
2) 渗透剂的分类：
荧光型渗透剂
着色型
3）渗透剂使用的注意事项
z每批渗透剂应取500ml贮藏起来作为参照标准样品。
保存温度在15～50℃之间，并避免强光照射；
z渗透剂应装在密封存器里、放在低温下保存。
应保持相对密
1.3 清洗剂
渗透探伤时，用来去除表面多余渗透剂
的溶剂叫清洗剂。
1.4 显像剂
显像剂：将缺陷中的渗透剂吸附到零件表面上来，并加以放大的溶剂。
第二节渗透检测方法
2.1 渗透检测的方法分类
按渗透剂的染料成分分：荧光法、着色法、荧光着色法。
按渗透剂的清洗方法分：水洗法、乳化水洗法、溶剂法。
按像剂类型式式
按显像剂类型分：干式和湿式。
便携式渗透检测系统渗透检测实验室
2.2 渗透检测的基本步骤
1) 清洁部件4) 刷涂显像剂
2) 渗透处理
1）预清洗
•工件表面不能有灰尘、铁皮、油污.
•清洗过程中必须去除表面污染物，但又不能堵塞缺陷.
2）渗透
主要方法包括:–刷涂
–喷涂
–滴或浸泡等
渗透剂涂附以后的驻留时间在5～20分钟，环境温度在15～40℃
3）清洗多余的渗透剂
–溶剂型：用溶剂可以去除
–水洗型：用水清洗，注意温度、时间和压力–后乳化型：先乳化，再用水去除
后乳化型先乳化再用水去除
4）干燥
目的：去除工件表面的水分
方法：干净的布擦拭；压缩空气；热风吹干。
5）加显像剂
施加显像剂，将缺陷内的渗透剂吸附到零件表面。
1 Minute15 Minutes
6）观察和记录
着色检验：可在自然光或白光下观察；
荧光观察：可在暗室内紫外线照射下观察；
缺陷深度可根据渗出的渗透剂多少粗略估计，并记录。
缺陷深度可根据渗出的渗透剂多少粗略估计并记录紫外线荧光显像
钻孔加工后产生的裂纹
黑光灯原理：磁粉检测中曾经提到
可见光的波长为460-760nm,荧光探伤所用紫外光的波长为330-390nm。
故紫外光是不可见的，所以又称黑光。
7）后清洗
将渗透剂和显像剂清洗干净。
2.3 常见缺陷的显像特征
1）气孔
铸件凝固过程中，因冷却较快，金属液中析出或吸入的气体未来得及排除所导致的孔洞。
孔洞
检测时，孔洞需要露出表面。
2）疏松
铸件在凝固结晶过程中，补缩不足而形成的不连续、形状不规则的空洞。
3）非金属夹杂
4）铸造裂纹
在铸造过程中，因各部分冷却速度不同而导致凝固次序不同。
后凝固部分因凝固收缩内应力作用而产生裂纹。
5）铸件的冷隔
因浇铸温度太低导致两股金属相遇时不能完全熔合而产生的缺陷。
一般为光滑
6）折叠
铸造或轧制过程中，模具太大，材料放置不正确导致一些金属重叠在零件表面的缺陷。
7）缝隙
8）焊接缺陷
常见裂纹包括：焊缝热裂纹及根部未焊透。
9）磨削裂纹
形成条件：机械应力或热应力；磨削时局部过热。
砂轮太钝、磨削进刀量大、冷
10）疲劳裂纹
形成条件：
交变应力；微小缺陷；
应力集中。
疲劳裂纹
2.4 缺陷显像的判别
1）真实缺陷
缺陷分类：
连续线状缺陷：裂纹、冷隔、铸造折叠等；z连续线状缺陷：裂纹冷隔铸造折叠等；
2）虚假显像
由于渗透剂污染和清洗不干净而产生的显像称为虚假显像。
虚假显像的产生原因：
z操作者手上的渗透剂对被检部件的污染；
3）虚假显像与真实显像的区分
1.操作时的注意事项
操作者自己要保持干净；
2.5 渗透探伤方法的选用原则及特点
z
表面光洁且检测灵敏度要求较高，应采用后乳化型着色法或后乳化型荧光法，也可采用溶剂去除型荧光法。
z
1）选用原则
对于表面粗糙且检测灵敏度要求低的，宜采用水洗型着
2）优点
z实施容易.
z适用材料广.
z大面积或大尺寸的材料可以快速低成本检测.
z
只能检测表面缺陷.z
工件表面必须是光滑无孔的材料.z
预清洗要求严格，污染物会掩盖缺陷.在定的条件下需要多步才能完成3）缺点
z
在一定的条件下需要多步才能完成.
复习思考题
1. 渗透剂有何性能要求？分为几类？
2. 渗透检测的六个主要步骤是什么？
3. 虚假显像产生的主要原因是什么？如何避免？
参考文献
1. 张俊哲．无损检测技术及其应用[M]．北京：科学出版社，1993．
2. 无损检测学会，《无损检测概论》[M] ，北京：机械工业出版社，2000。